肌电信号的特征分析方法及其应用

肌电信号是产生肌力的生物电信号来源,反映了神经-肌肉系统在进行随意性和非随意性活动时的生物电变化情况,它与神经肌肉活动密切相关.伴随着肌电信号特征分析方法的日臻完善,蕴含在信号内的神经、肌肉信息,越来越多地被人们所掌握,并被广泛地应用于临床医学、康复医学、体育科学、医学工程学以及基础研究等诸多领域.因而肌电信号具有重要的应用价值和学术价值.现本文主要针对肌电信号的特征分析方法(时域分析、频谱分析、时频分析等方法)以及肌电信号相关领域的应用情况作以综述.     

《生理系统数学和计算机模型》

《Mathematical and computer modeling of physiological systems》(生理系统数学和计算机模型)由Vincent C. Rideout著,1991年美国Prentice-Hall出版社出版,261页。该书向读者介绍在合理价格内,用私人计算机和软件建立生理模型。作者利用IBM/AT和Fortran软件。ACSL,这种微分方程能把系统转换成Fortran解法程序。在附录A里还讨     

几种生物电信号的计算机获取与处理方法

生物电信号通常指脑电(EEG)、心电(ECG)、肌电(EMG)、视网膜电流图(ERG),以及各种自发和诱发神经电位等,种类繁多,波形与频率也各异。在不同的研究领域中,对这些信号的获取方式与处理手段也不相同。因此,很难用一种通用的仪器和方法分析和处理。目前国内多将电生理仪器取得的信号,收集放大后,用示波或描记方法进行分析处理。本文介绍几种生物电信号的计算机获取和处理方法与应用     

局部肌肉疲劳的表面肌电信号复杂度和熵变化

目的 在于探讨静态和动态疲劳性运动过程中肱二头肌和腰部脊竖肌表面肌电(surface electromyography,sEMG)信号的Lempel-Ziv复杂度和Kolmogorov熵的变化规律。18名男性大学生志愿者被随机分为肱二头肌和腰部脊竖肌运动负荷组,分别完成静态和动态疲劳运动负荷试验。运动负荷期间连续记录sEMG信号,在对运动负荷时间和重复次数进行标准化处理后,截取相应时段的sEMG信号,计算Lempel-Ziv复杂度和Kolmogorov熵,观察它们随肌肉疲劳发展的变化规律。研究结果表明,无论是静态还是动态疲劳运动条件下,被检肌肉sEMG信号的复杂度和熵均随着运动负荷时间呈现明显的单调递减型变化。该变化可能与神经系统渐进性协调众多运动单位同步收缩的‘协同效应”有关。     

蹲跳、反向跳和下落跳的膝关节屈伸肌群肌电信号分析

目的：通过观察肌电图（EMG）的变化,了解运动员与普通中学生在纵跳过程中,膝关节屈伸肌群工作特点,为运动员科学选材提供依据。方法：30名男女青少年运动员和30名男女普通中学生进行各种形式纵跳（蹲跳、反向跳、下落跳）,测试膝关节屈伸肌群的EMG变化情况。结果：主动肌（股外肌）EMG的变化存在性别差异,随着下肢工作强度的增加,男运动员积分肌电图（iEMG)和平均功率频率（Fmean)均没有显著变化,女运动员iEMG增加,Fmean没有显著变化,对抗肌（股二头肌）,随着下肢工作强度的增加。青少年运动员EMG活动变化较小,而普通中学生的EMG活动明显增加。结论：在增加工作负荷的过程中,男运动员膝关节伸肌群以提高效率为主,女运动员以提高肌肉的募集数量为主;运动员的对抗肌协调水平高于普通中学生。     

多功能M13KE噬菌体展示系统的建立

以M13KE噬菌体为起始载体,建立一种无需辅助噬菌体的较长片段多肽库展示系统,以解决当前噬菌体展示仅能筛选短肽库现象,并扩大靶向高通量筛选范畴。根据M13KE次要外壳蛋白(Minor coat protein of wild-type M13KE,wt-pⅢ)基因III(wt-gene Ⅲ)结构与功能关系,设计并扩增出能发挥其基因功能的截短基因Ⅲ(Truncated gene Ⅲ,tgⅢ);通过拼接-重叠-延伸PCR(Splice-overlapping-extension polymerase chain reaction,SOEing-PCR)获得含启动子、信号肽和结构基因的融合基因片段,将其插入至M13KE载体的合适部位,进行蛋白质诱导表达,SDS-PAGE和Western blot分析。同时在wt-gⅢ和tgⅢ部位分别插入HA和c-Myc多肽标签,再次进行表达和检测。结果显示,tgⅢ被插入到M13KE的非必需部位,利用抗蛋白III(anti-M13 pⅢ)抗体进行Western blot检测发现,wt-gⅢ和tgIII均能表达pIII(protein Ⅲ,pⅢ);anti-HA和c-Myc抗体都能检测到2个标签蛋白和pⅢ蛋白质的表达。获得一种多功能M13KE载体,具有既能表达短片段多肽库,也能表达较长片段多肽库的潜能,而且无需辅助噬菌体,可用于更大范围的高通量靶向筛选。     

基于支持向量机的表面肌电信号和加速度融合跌倒识别方法

目的:针对老人易跌倒和跌倒过后可能产生严重后果这一现实问题,通过将表面肌电信号和加速度融合,进一步优化采用支持向量机分类器下的包含跌倒在内的几种不同动作的分类效果。方法:提出基于表面肌电和加速度信号融合的跌倒识别算法,首先采集股直肌,股内侧肌,胫骨前肌和腓肠肌的表面肌电信号以及位于腰部的三轴加速度信号作为实验数据,然后利用滑动窗口法提取表面肌电和加速度信号的均方根值,最后针对人体日常活动和跌倒的运动特征,构建了支持向量机的分类器。结果:实验数据共计320组数据,包括3种日常活动和向前跌倒,其中160组数据作为训练集,另外160组数据作为测试集。对4种动作进行识别实验,算法的准确度为93.23%、灵敏度为92.4%、特异度为100%,达到了良好的分类效果。结论:基于支持向量机的表面肌电信号和加速度融合的跌倒识别算法分类效果良好,对于老人跌倒防护具有现实意义。     

基于慢病毒系统的双荧光标记多功能自噬流监测系统建立与应用

目的:构建能够用于稳定动态监测细胞自噬流变化和过表达基因的红色荧光蛋白-绿色荧光蛋白-鼠源LC3融合慢病毒多功能表达载体(PCDH-Duo-mRFP-eGFP_(ph)-LC3_(rat),PCDH-Duo),并构建小鼠腹腔巨噬细胞Raw264. 7稳转株观察自噬流变化。方法:应用基于PCR精确合成mRFP-eGFP_(ph)-LC3_(rat)融合全基因,将其克隆至慢病毒表达载体PCDH-CMV-MCS-EF1a-GFP中,重组质粒经菌落PCR、酶切及测序分析正确无误后,包装慢病毒,转染Raw264. 7细胞,并利用流式分选术获取稳转株,经氯喹抑制自噬模型及Western blot鉴定eGFP蛋白表达确认其可靠性。结果:成功构建了PCDH-Duo重组慢病毒质粒,包被慢病毒并获得Raw264. 7稳定细胞系(Raw264. 7-PCDHDuo),可稳定表达双荧光蛋白,经3mmol/L氯喹作用6h后,能够稳定准确指示自噬流变化。结论:成功构建了基于慢病毒系统的双荧光标记多功能自噬流监测系统,为研究细胞自噬与编码基因及非编码基因之间的关系提供了方便有力的工具。     

微量元素的生理意义和应用

微量元素与健康研究是一门新型边缘学科 ,人类繁衍生老病死无不与微量元素密切相关。 1 964年世界卫生组织 (WHO)对人体健康提出新的概念 ,即身体、精神、社会性完全健康的一种状态 ,达到这种状态至少需要 2 5种元素。这些元素在人体内按含量可分为宏量、微量元素两大类。含量在万分之一以上的碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、钠、钾、氯、硫称宏量或常量元素 ,它们占人体总量的 99.5 %。含量在万分之一以下的铁、锌、铜、锰、钴、铬、硒、碘等微量元素 ,总共约占人体的 0 .0 5 %。依其生理功能 ,人体微量元素又可分为必需微量元素 ,可能需要…     

微量元素的生理意义和应用

微量元素与健康研究是一门新型边缘学科,人类繁衍生老病死无不与微量元素密切相关。1964年世界卫生组织(WHO)对人体健康提出新的概念,即身体、精神、社会性完全健康的一种状态,达到这种状态至少需要25种元素。这些元素在人体内按含量可分为宏量、微量元素两大类。含量在万     

血浆蛋白C抗凝血系统的生理和病理

血浆蛋白 C 系统是近年发现的血浆中新的抗凝血系统,由血浆及血管内皮的诸多因子组成。凝血过程中产生凝血酶活化血浆蛋白 C,它能灭活Ⅴa 和Ⅷa因子,反馈地控制凝血过程的扩展,提高纤溶酶原激活物的活力,促进纤维蛋白溶解过程。蛋白 C 的活化和活化后的作用受血管内皮的血栓调理蛋白、血浆蛋白 S、活化的蛋白 C 抑制物、因子Ⅴa 等的调节。蛋白 C、蛋白 S 的遗传缺陷可造成严重的血栓性疾病。在妊娠、DIC、冠心病、深静脉血栓形成,肾病综合征等生理和病理状态下,蛋白 C 都有不同程度的改变。     

蛋白质双向电泳图谱的计算机处理和数量化分析

本文叙述了通过计算机硬件和软件的方法,对蛋白质的二维电泳图谱进行图像处理和数量化分析的工作.采用计算机图像处理的方法从电泳图谱的斑点图中抽取有用的信息,采用图像分析技术确定电泳图谱蛋白斑点的强度,比较几个凝胶的斑点图案.图谱的计算机处理和数量化分析技术,在许多生物物理和生物化学的研究中都可以应用,以给研究工作带来帮助.     

肾脏中肾素-血管紧张素系统的生理和病理生理作用

肾脏中肾素-血管紧张素系统(RAS)在肾脏生理功能的调节中有重要作用.近年来,肾脏RAS的新成分及新作用机制不断被发现.转基因动物研究使肾脏血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)在血压及水钠平衡调节中的作用进一步阐明;AngⅡ的非血流动力学作用已经确立;血管紧张素转换酶2(ACE2)及Ang 1～7对肾功能的调节作用也已得到认可.肾素/前肾素特异性受体、ACE的信号转导功能,以及AT1受体的转激活功能等,已成为肾脏生理科学研究的热点.这些研究对于人们认识肾脏局部RAS功能,探讨延缓慢性肾脏病的进展的治疗策略具有重要意义.     

蛋白质双向电泳图谱的计算机处理和数量化分析

本文叙述了通过计算机硬件和软件的方法,对蛋白质的二维电泳图谱进行图像处理和数量化分析的工作.采用计算机图像处理的方法从电泳图谱的斑点图中抽取有用的信息,采用图像分析技术确定电泳图谱蛋白斑点的强度,比较几个凝胶的斑点图案.图谱的计算机处理和数量化分析技术,在许多生物物理和生物化学的研究中都可以应用,以给研究工作带来帮助.     

生物反馈系统——心理活动控制生理活动的新途径

生物反馈,又称生物回授(biofeedback),是指借助工程技术手段,让人领悟到正常人体中平时不能感觉到的信息,并通过心理活动控制与此信息相关的生理活动和状态的方法。应用生物反馈技术对某些疾病患者进行生物反馈训练(biofeedback training),可以达到治疗疾病的目的。在一定场合下生物反馈训练能代替药物有效地缓解和治愈某些     

一种新的免疫—PCR系统的建立和应用研究

把ＰＣＲ技术作为指示系统引入免疫检测中,建立了免疫－ＰＣＲ技术。在本研究中,以ＰＥＩ作交联剂,首次成功地将特异性抗体直接与ＤＮＡ交联,构建了三种Ａｂ－ＤＮＡ基因探针,组成新的免疫－ＰＣＲ检测系统。此三种特异性Ａｂ－ＮＤＡ探针可用于检测三种相应抗原。检测ＨＳＡ抗原的最低含量可达１０＾－１８ｍｇ／ｍｌ,灵敏度比ＥＬＩＳＡ高１０＾６倍。